HDI 기판 제조 공정 및 설계 기초

키워드: HDI 기판 제조

기술 환경이 변화함에 따라 더 작은 공간에 더 많은 기능을 집약하려는 요구가 증가했습니다. 더 많은 부품이 더 좁은 영역에 집적됨에 따라, 고밀도 상호 연결(HDI) 기술을 사용하여 제작된 PCB는 일반적으로 전체 면적이 줄어듭니다. HDI 기판은 마이크로 비아, 블라인드 비아, 매립 비아, 패드 내 비아 및 매우 가느다란 트레이스를 사용하여 더 작은 공간에 더 많은 부품을 수용할 수 있습니다. HDI 기판 제조 중 강력한 HDI 기판을 구축할 수 있도록 HDI 설계의 기본 사항을 설명하겠습니다.

1980년 연구자들이 PCB의 비아 수를 최소화하는 방법을 모색하기 시작하면서 고밀도 상호 연결(HDI) 인쇄 회로 설계 및 제조가 시작되었습니다. 최초의 산업용 빌드업 또는 순차적 적층 기판은 1984년에 출시되었습니다. 그 이후로 설계자와 부품 제조업체는 단일 칩과 단일 기판에 더 많은 기능을 집적할 방법을 지속적으로 모색해 왔습니다.

HDI 기판 설계를 생성할 때 극복해야 할 특정 설계 및 생산 장애물이 있습니다.

다음은 HDI 기판을 생성할 때 직면할 수 있는 몇 가지 과제입니다:

• 작은 기판 작업 공간
• 더 좁아진 간격과 더 작은 부품
• PCB 양면에 더 많이 적층된 부품
• 더 긴 트레이스 경로로 인한 신호 전송 시간 증가
• 기판 완성을 위해 더 많은 트레이스 경로 필요

규칙 기반 설계 엔진을 기반으로 한 올바른 레이아웃 및 라우팅 도구 조합을 갖추면 PCB 설계 관행을 거스르고 매우 높은 연결 밀도를 가진 견고한 PCB를 생산할 수 있습니다. HDI 기판 설계에 특화된 최첨단 PCB 설계 소프트웨어를 사용할 때, 고밀도 PCB 라우팅 및 미세 피치 부품 작업은 간단합니다. 최고 수준의 설계 도구를 사용하면 자체 HDI 기판 설계를 구축하고 HDI 생산 공정을 준비할 수 있습니다.

HDI 기판 설계 및 제조를 특별하게 만드는 요소는 무엇입니까?

HDI 제조 공정이 기존 PCB 제조 방식과 다른 점은 몇 가지 작지만 중요한 부분이 있습니다. 패브리케이터의 제약 조건이 설계 자유도를 제한하고 기판 라우팅에 제한을 가한다는 점을 유의하는 것이 중요합니다. 설계 프로그램이 더 가느다란 트레이스, 더 작은 비아, 더 많은 레이어 및 더 작은 부품 사용을 여전히 지원할 수 있지만, 이를 위해서는 자동화를 활용해야 합니다. 제조를 위한 설계(DFM) 요구 사항. 정확한 DFM 요구 사항은 기판을 제작하는 데 사용되는 제조 절차와 재료에 따라 결정됩니다. 신뢰성 요구 사항을 고려할 때 DFM 요구 사항도 중요해집니다.

재료 선택 시 다음과 같은 질문을 해결해야 합니다:

• 사용되는 유전체의 화학적 성질이 현재 코어 기판 재료의 화학적 성질과 호환됩니까?
• 도금된 구리가 유전체에 충분히 접착됩니까?
• 유전체가 금속 레이어에 충분하고 신뢰할 수 있는 유전체 간격을 제공합니까?
• 열 요구 사항을 충족시킬 수 있습니까?
• 유전체가 리워크 및 와이어 본딩에 필요한 높은 Tg를 제공합니까?
• 여러 SBU 레이어로 덮일 때 열 충격을 견딜 수 있습니까?
• 코팅된 신뢰할 수 있는 마이크로비아가 있습니까?

HDI 기판에서는 9가지 일반적인 유형의 유전체 재료가 사용됩니다. 이 중 다수는 IPC-4101B 및 IPC-4104A와 같은 IPC 슬래시 시트에 포함되어 있지만, 많은 재료는 아직 IPC 표준으로 설명되지 않았습니다. 해당 재료는 다음과 같습니다:

• 발광성 액체 유전체
• 감광성 드라이 필름용 유전체
• 유연한 폴리이미드 필름
• 열처리된 드라이 필름
• 경화된 열경화성 액체 유전체
• 이중층, 강화 및 수지 코팅된 RCC 호일
• 표준 FR-4 코어 및 프리프레그
• 완전히 새로운 확산 유리 레이저 내구성 프리프레그

열가소성 수지

적층 구조, 아키텍처, 부품 배치, BGA 팬아웃 및 설계 제약 조건은 HDI 기판의 라우팅 효율성에 영향을 미칩니다. 트레이스 폭, 비아 크기, BGA 부품의 배치/이스케이프 라우팅은 HDI 레이아웃을 개발할 때 고려해야 할 가장 중요한 세 가지 요소입니다.

항상 보드 제조사에 HDI 기판 생산을 위한 제조 공정에 대해 문의하십시오. 생산 기술의 한계를 파악해야 합니다. 이는 설계에 포함할 수 있는 피처 크기에 영향을 미치기 때문입니다. 필요한 비아 크기는 BGA 부품의 볼 피치에 의해 결정되며, 이는 보드 제작에 필요한 HDI 제조 절차에 영향을 미칩니다. HDI 기판의 핵심 구성 요소인 마이크로 비아는 층 간 라우팅을 가능하게 하도록 신중하게 설계되어야 합니다.

HDI 기판 보드 제조 및 설계 공정 개요

기존 PCB 제조 공정은 많은 단계를 포함하지만, HDI 기판 생산에는 다른 보드에서는 사용되지 않을 수 있는 몇 가지 특별한 단계가 필요합니다. 다른 많은 절차와 마찬가지로 HDI 보드 설계 공정은 다음과 같이 시작됩니다:

• 보드에서 가장 큰 BGA 부품을 사용하거나 보드에서 가장 큰 IC의 인터페이스 + 방향 수를 사용하여 모든 신호를 라우팅하는 데 필요한 레이어 수를 계산합니다.
• PCB 적층 구조에 대한 재료를 선택하고 유전체 데이터를 얻기 위해 제조 회사에 연락하십시오.
• 레이어 수와 두께를 기반으로 내부 레이어를 통해 신호를 전송하는 데 사용될 비아 스타일을 결정합니다.
• 필요한 경우 어셈블리 공정 및 작동 중에 재료가 인터커넥트에 과도한 응력을 가하지 않는지 확인하기 위해 신뢰성 평가를 수행합니다.
• 신뢰할 수 있는 제조 및 조립을 가능하게 하기 위해 제조업체의 역량과 신뢰성 요구 사항(티어드롭 필요성, 트레이스 폭, 클리어런스 등)을 기반으로 설계 지침을 수립합니다.
• 적층 구조 생성과 설계 규칙 결정은 제품의 신뢰성과 라우팅 기능에 영향을 미치므로 중요한 포인트입니다. 이러한 단계가 완료되면 설계자는 ECAD 프로그램을 사용하여 제조업체의 DFM 및 신뢰성 기준을 설계 규칙으로 적용할 수 있습니다.
• 이러한 작업을 사전에 수행하여 설계의 신뢰성, 라우팅 가능성 및 제조 가능성을 보장하는 것이 중요합니다.

HDI DFM 요구 사항을 충족하는 방식으로 피처 크기 생성

HDI 기판의 클리어런스에 대한 엄격한 DFM 요구 사항에도 불구하고 PCB 설계 프로그램의 설계 규칙을 활용하여 충족할 수 있습니다. 계획 및 라우팅 전에 다음과 같은 특정 DFM 기준을 확보하는 것이 중요합니다:

• 트레이스 폭 및 간격 제한
• 특히 높은 신뢰성 설계를 위한 환형 링 및 종횡비 제한
• 보드의 재료 시스템은 필요한 적층 구조에서 제어된 임피던스를 보장합니다.
• 사용 가능한 경우 선택된 적층 구조 또는 레이어 쌍에 대한 임피던스 프로파일

귀하의 HDI 회로 기판을 이러한 DFM 사양에 맞게 설계하는 능력은 설계 도구에 크게 의존합니다. 적절한 설계 도구 세트를 사용하면 HDI 기판에서 임피던스 제어 트레이스를 라우팅하는 것이 비교적 간단합니다. 제조업체의 DFM 권장 사항을 염두에 두면서 원하는 트레이스 폭과 임피던스 프로파일을 설정하기만 하면 됩니다. HDI PCB 제조를 위한 HDI 아키텍처를 설계할 때, 라우팅 소프트웨어의 온라인 DRC 엔진이 라우팅을 검증합니다. 관련된 모든 HDI DFM 요구 사항을 고려했는지 확인하려면 제조업체 공정에 대한 포괄적인 사양 세트를 반드시 확보하십시오.